Döşemelik Süngerlerin Statik Yorma Performanslarının Belirlenmesi

Transkript

1 Döşemelik Süngerlerin Statik Yorma Performanslarının Belirlenmesi Ayşe GÖK, *Fatih YAPICI, Sezgin Koray GÜLSOY, Şeref KURT, Suat ALTUN, İzham KILINÇ, Mustafa KORKMAZ K.Ü, Teknik Eğitim Fakültesi, Mobilya ve Dekorasyon Eğitimi Bölümü, KARABÜK *Sorumlu Yazar: Sorumlu Yazar: Geliş tarihi: Özet Çalışmada, mobilya döşemeciliğinde kullanılan poliüretan süngerlerin pnömatik bir sistem yardımıyla farklı ağırlıklarda yük uygulanarak sertlik değerlerinde meydana gelen değişimler incelenmiştir. Yapılan bu deney için, ortalama bir oturma yüzey alanı temel alınarak farklı yoğunluklara sahip süngerlerden 45x45x10 cm boyutlarında örnekler elde edilmiş, daha sonra bu örneklere, 70, 90, 120 kg gibi farklı ağırlıklarda kez tekrarlı yükleme işlemine tabi tutularak örneklerin sertlik değerlerinde meydana gelen değişimler belirlenmiştir. Aynı zamanda test örneklerinin yoğunlukları saptanmıştır. Çalışmada kullanılan yüksek yoğunluklu süngerlerin, yorma sonrasında sertlik değerlerinin düşük yoğunluklu süngerlere kıyasla daha az etkilendiği gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Sünger, Statik Yorma, Döşeme Determination of Static Fatigue Performance of Upholstery Foams Abstract In this study, change of hardness value of polyurethane foam used in furniture upholster was investigated. The dimension of test samples was determined that based on the surface of one seat 45x45x10 cm. The change of hardness value of test samples was determined after testing of fatigue performance applied to times at, 70, 90 and 120 kg. Density value of test samples was determined. Result shown that the high density foam was affected less then low density foam during the fatique performance. Keywords: Foam, Static Fatigue, Upholstery Giriş Mobilya, oturulan mekânların donatılmasında kullanılan, işlevsellik ve görsellik açısından mekanda tamamlayıcı unsur olan; genellikle ahşap, ahşap kompozit, metal, demir vb. malzemelerden ya da bunların birleşiminden oluşan malzemelerdir. Mobilyaların ergonomisinin sağlanmasında özellikle kullanıcıyla doğrudan ilişkili bölgelerde sünger kullanımı kilit rol oynamaktadır. Gerek günlük kullanımda gerekse endüstriyel uygulamalarda en çok kullanılan sünger türü poliüretan meşeli süngerdir Bunlar, genellikle mobilya döşemeciliğinde, tekstil, otomotiv, inşaat ve beyaz eşya sektöründe oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptir (İlter, 1990). Polyester ve poliether olarak iki ana bazda üretilen süngerler, üretim sırasında içerisine katılan kimyasal eklentiler ile sert ve esnek türleri ile geniş kullanım sahaları oluştururlar. Düşük ve yüksek basınçlı üretim teknikleri ile süngere her türlü şekil vermek mümkündür. Süngerlerin akustik uygulamalarda performanslarını arttırmak için yüzey formları değiştirilir. Çok farklı renk, yoğunluk, farklı gözenek büyüklüğü ile üretilebilmeleri kullanım alanlarını çok geniş olmasını sağlayan en büyük etkendir (Mello ve ark., 2009) Sünger; günümüzde en çok kullanılan döşeme gereçlerinden biri olup, piyasada değişik kalınlık ve yoğunlukta bulunmaktadır. Mobilya döşemesinde sünger blok halinde kullanılabildiği gibi daha küçük parçalar halinde de kullanılabilmektedir (MEGEP, 2007). Ulrich (1983), izosiyanat ile poliollerin polikondenzasyonundan üretilen esnek poliüretan köpüklerin düşük yoğunlukta ve sınırlı mekanik güçte, yüksek gaz geçirgenliğine sahip açık hücreli olarak oluşturulduğunu belirtmiştir. Saint-Michel ve ark. (2006) lifler veya partiküller ile güçlendirilmiş köpüklerin üretimi enerjiyi absorbe etme yeteneğini 285

2 artırarak polimer matrisin mekaniksel özelliklerinin iyileşmesine yol açtığını bildirmektedir. Gibson ve Ashby (1997) polimerik köpüklerden elde edilen hücresel seramik yapıların, günümüzde çok gözenekli, düşük yoğunluklu, yüksek kimyasal kararlılığa, yapısal bütünlüğe ve yüksek yüzey alanına sahip olduğunu bildirmişlerdir. Herrington and Hock (1991), poliüretan süngerlerde hücre çapı artıkça sertlik değerlerinde de artışın olduğunu gözlemlemişlerdir. Ayrıca, sertlik değeri yüksek süngerlere köpük önleyici maddelerin ilave edilmesinin sertlik değerlerinde etkili olduğunu belirtmiştirler. Süngerlerin hücre çapı artıkça gerilme mukavemeti ve uzama katsayısının azaldığını tespit etmişlerdir. Quintero ve ark (2009), üretmiş oldukları esnek köpüklerde hücre çapının artması ile yırtılma direncinin azaldığını tespit etmişlerdir. Literatürde mobilya döşemeciliğinde kullanılan malzemelerin yorma performansları ile ilgili doküman yetersizdir. Bu çalışma poliüretan menşeli süngerlerin, 70, 90, 120 kg gibi farklı ağırlıklarda kez tekrarlı yüke maruz bırakıldıktan sonra sertlik değerde meydana gelen değişim incelenmiştir. Materyal ve Metot Materyal Yapılan çalışmada mobilya endüstrisinde yaygın olarak kullanılan beş farklı tipte sünger bloklarından deney materyalleri hazırlanmıştır. Çalışmada süngerlerin yorulmasının yapılması için laboratuar tipi pnomatik yorma deney cihazı tasarlanmış ve imalatı yapılmıştır. Yorulma cihazında süngerlerin sıkıştırılması için gereken kuvvet hava kompresöründen beslenen pnomatik silindir ile sağlanmaktadır. Uygulanan kuvvet tek yönlü olarak yukarıdaki tabla ile sağlanmaktadır. Sistemde uygulanabilecek maksimum yük miktarı 300 kilogramdır. Yorma cihazında uygulanacak yük miktarı ve yükün yüzeye uygulama sayısı geliştirilen yazılım sayesinde el ile ya da otomatik olarak hassas bir şekilde ayarlanabilmektedir. Kullanılan yorma cihazı Şekil 1 de verilmiştir. Şekil 1. Yorma deney düzeneği Metot Hazırlanan deney örneklerinin TS EN ISO 845 (2010) Standardına göre yoğunluk değerleri, TS EN ISO (2010) standardına göre sertlik değerleri ve sabit yük altında yorma performansları belirlenmiştir., birim hacmin ağırlığının ölçüsü olup 30x30x5 cm boyutlarında hazırlanan örneklerden belirlenmiştir. Deney örneklerinin sertlik değerleri CLD/ Compression Load Deflection esasına göre belirlenmiştir. CLD ölçümleri TS EN ISO 3386/1 (2010) standardına uygun olarak yapılması için sıkıştırılan numune, 286

3 sıkıştırmanın yapıldığı diskten daha büyük olacak şekilde hazırlanmış, numune orijinal kalınlığının %70 ine kadar 3 kez sıkıştırılarak ön yumuşaması yapıldıktan sonra orijinal kalınlığının %40 ına kadar sıkıştırılmış ve sertlik değeri Newton olarak ölçülmüştür. Şekil 2 de sertlik değerini belirlemek için hazırlanan deney düzeneği gösterilmiştir. Şekil 2. Sertlik değeri ölçümü Sabit yük altında yorulma özelliği, süngerin dayanıklılığının göstergesidir. Sabit yük altında yorulma testindeki yorma tekerrürü ürünün kullanım ömrüne göre belirlenir. Ülkemizde mobilya sanayisinde yorma tekerrürü ortalama olarak 00 kez uygulanmaktadır ki bu yaklaşık olarak ürünün garanti kapsamında 2 yıl kullanıma eşdeğer olduğu öngörülmektedir. Yapılan çalışmada hazırlanan deney örnekleri, 70, 90 ve 120 kg ağırlıklarda kez tekrarlı yükleme işlemi ile yorulduktan sonra sertlik değerlerinde meydana gelen değişim belirlenmiştir. Bulgular Deney örneklerinde belirlenen yoğunluk değerlerine ait ortalama (Xort), standart sapma (Std) ve Duncan sonuçlarından elde edilen homojenlik grupları Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. Süngerlerin yoğunluk değerleri ve homojenlik grupları Sünger No (kg/m 3 ) Std. Sapma Homojenlik Grubu 1 14,06 0,21 A 2 17,04 0,25 B 3 21,98 0,44 C 4 27,72 0,53 D 5 32,20 0,33 E Deney örneklerinde belirlenen en düşük yoğunluk değeri (1 nolu örneklerde) 14,06 kg/m 3 olarak bulunmuştur. En yüksek yoğunluk değeri ise 32,20 kg/cm 3 olarak 5 nolu deney örneklerinde belirlenmiştir. Ayrıca yapılan Duncan testi sonucuna göre farklılık bulunan gruplar farklı homojenlik gruplarında gösterilmiştir. Sünger türünün yoğunluk değerleri üzerine etkisini belirlemek için yapılan Varyans analizi sonuçları Tablo 2 de verilmiştir. Varyans analizi sonuçlarına göre sünger türlerinin yoğunluk değerleri üzerine etkisi %99 güven aralığında anlamlı bulunmuştur. Tablo 2. Süngerlerin yoğunluklarına ait varyans analizi sonuçları. Kaynak Karaler Toplamı Serbestlik Derecesi Ortalama Karaler F-Hesap P-Değeri (p<0,05) Sünger türü 1113, , ,96 0,00 Hata 2, ,14 Toplam 13886,92 25 Sertlik Değeri Deney örneklerinde belirlenen sertlik değerlerine ait ortalama (X ort ) ve standart sapma (Std) değerleri Tablo 3 te verilmiştir. En yüksek sertlik değeri N ile 32 kg/m 3 yoğunluktaki yorulma işlemine maruz bırakılmayan deney örneği değerlerinde bulunmuştur. En az sertlik değeri ise N ile yoğunluğu en az olan (14 kg/m 3 ) ve

4 Sertlik Değeri (N) Kastamonu Üni., Orman Fakültesi Dergisi, 2012, 12 (2): kg ağırlık ile kez yorulan deney örneğinde tespit edilmiştir. Şekil 3 de deney koşullarına bağlı olarak süngerlerin sertlik değerleri gösterilmiştir. (kg/m 3 ) Tablo 3. Sertlik değerleri Deney koşulları Sertlik değeri (N) Ağırlık (kg) Yorma sayısı (defa) Ortalama Std. Sapma , Kon Şekil 3. Sertlik değerleri kg/m 3 17 kg/m 3 22 kg/m 3 28 kg/m 3 32kg/m Yorma tekrarı, yoğunluk ve ağırlık farkının belirlemek için yapılan basit varyans analizi 3 örneklerin sertlik değeri üzerine etkisini sonuçları Deney Tablo Koşulları 4 de verilmiştir. 288

5 Tablo 4. Varyans analizi sonuçları Kaynak Kareler Toplamı Serbestlik Derecesi Ortalama Kareler F-Hesap P-Değeri (p<0.05) Etkileşim ,00 A ,00 B ,00 C ,00 A* B A * C ,00 B *C ,00 A* B * C Hata Total A: (14, 17, 22, 28, 32 g/m 3 ), B: Ağırlık (, 70, 90, 120 kg), C: Yorma (0, defa) Varyans analizi sonuçlarına göre, yoğunluğun, ağırlığın, yormanın ve bunların karşılıklı etkileşimlerinin sertlik değerine etkisinin %95 güven aralığında anlamlı olduğu bulunmuştur. Farklılıkların gruplar arasında önem derecesini belirlemek için yapılan Duncan testi sonuçları Tablo 5 de verilmiştir. Tablo 5. Sertlik değerine ait Duncan testi sonuçları Deney değişkeni Ort. Değer (N) Homojenlik grubu A B (kg/cm³) C D E A Ağırlık (kg) B B B Yapılan Duncan testi sonucuna göre uygulanan yoğunluk değerleri arasındaki farklılık %95 güven düzeyinde anlamlı bulunmuş ve farklı olanlar ayrı homojenlik gruplarında gösterilmiştir. Sonuç ve Öneriler Süngerlerin kullanım ömrü ve performansı; süngerin yoğunluk değeri, kulanım yerinde maruz kalacağı yük miktarı ve süresi ya da yükün tekerrür miktarına bağlı olarak değişmektedir. Süngerin yoğunluğu kullanım ömrünü belirleyen niteliklerden olup, bu değer ne kadar yüksek ise kullanım ömrü o oranda artacaktır. 289 Mobilya endüstrisinde döşeme malzemesi olarak kullanılacak süngerlerde aranması gereken en önemli özellik hiç şüphesiz ki malzemenin sertlik değeridir. Sertlik değeri malzemenin kullanım ömrü üzerine direkt etki yapmaktadır. Malzemenin sertlik değeri malzemenin sahip olduğu yoğunluk değeri ile doğrudan ilgilidir. Malzeme yoğunluğu ne kadar fazla ise sertlik değeri o oranda fazla olacak ve buna bağlı olarak kullanım yüklerine karşı koyabilme gücü artacaktır. Çalışmada kullanılan ağırlıklara karşı yoğunluğu daha yüksek olan süngerin daha fazla direnç gösterdiği tespit edilmiştir. Süngerlerin belirli yükler altında yorulması sonucunda sertlik değerlerinde kayıplar olmuştur. Süngere etki eden yük miktarı ne kadar fazla ise sertlik değerlerinde meydana gelen değişiminde o oranda fazla olduğu görülmüştür. Yapılan çalışmada yorma testinde kullanılan yük miktarlarından, 70 ve 90 kg ile kez yorulması durumunda süngerlerin sertlik değerlerine aynı etkiyi yaptığı görülmüştür. Poliüretan menşeli süngerler ülkemizde mobilya sanayinde koltuk, kanepe, yatak, baza, sandalye gibi mobilya elemanlarının üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mobilyaların nihai kullanım yerlerinde maruz kalacakları yük ve kuvvetlere karşı direnç sağlayabilmesi için kullanım yerine uygun özellikte olması gerekmektedir. Kaynaklar Darlan D. M., Sergio,T., Pezzin, H., Sandro C. Amico, The Effect of Post-Consumer PET

6 Particles on The Performance of Flexible Polyurethane Foams, Polymer Testing, 28: Gibson, L.J.and Ashby, M.F., Celular Solids, 2nd Edition. Cambridge University Press, New York, ISBN H.Ulrich, Urethane Polymers. Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, third ed. J. Wiley, New York. Herrington, R., Hock, K.,1991. Flexible Polyurethane Foams. Dow Plastics, Midland, MI. İlter, R., N., Mobilya Döşemeciliği, Milli Eğitim Basımevi, İstanbul, (1990) Quintero, M.W.,.Escobar, J.A, Rey,A., Sarmiento,A., Rambo, C.R., Novaes de oliveira, A.P., Hotza. D., Flexible Polyurethane Foams as Templates For Cellular Glass-Ceramics. Journal of Materials Processing Technology MEGEP., Mobilya Döşeme İmalatı, Yaysız Döşeme Modülü. MEGEP içinde, Ahşap Teknolojisi Ankara. Saint-Michel, F., Chazeau, L., Cavaille, J.Y., Mechanical Properties of High Density Polyurethane Foams: II Effect of The Filler Size, Compos. Sci. Technol. 66, 15, TS EN ISO , Gözenekli, esnek, polimerik maddeler Basınç altında gerilme/ şekil değiştirme özelliklerinin tayini Bölüm 1, Düşük yoğunluklu maddeler, TSE, Ankara.. TS EN ISO 845, Gözenekli plastikler ve kauçuklar- Görünür (yığın) yoğunluğunun tayini, T.S.E., Ankara. 290